科研产出
超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法同时测定土壤中四环素类抗生素及其降解产物
《地学前缘 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究建立了超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法(UPLC/MS/MS)测定土壤中四环素(TC)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)、多西环素(DC)4种四环素类抗生素(TCs)及5种降解产物的残留分析方法。采用乙腈与EDTA-Mcllvaine缓冲液混合提取土壤样品中TCs,净化采用HLB固相萃取小柱,电离方式为ESI(+),定量方法为多反应监测(MRM)模式。在0.001～0.5mg/kg范围内,4种四环素类抗生素及其降解产物的峰面积与质量浓度的线性关系良好(R2>0.99)。仪器检出限为1.085～15.780μg/kg,方法的定量限为3.617～42.526μg/kg。在3个添加水平0.05、0.1和0.5 mg/kg下,除脱水四环素和差向脱水四环素(其回收率<30%)外,其余四环素类抗生素及代谢产物在土壤中的添加回收率为62.1%～87.6%,相对标准偏差为2.35%～13.42%。该方法线性关系良好,灵敏度高,适用于土壤中四环素类抗生素及其降解产物的残留分析。
关键词： 四环素类抗生素 降解产物 土壤 超高效液相色谱-串联质谱
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电动机驱动玉米气吸排种器总线控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：车速对电动机驱动玉米气吸式排种器排种性能具有重要影响,为此设计了一种电动机驱动排种器CAN总线控制系统,采用CAN总线通讯的方法探究系统驱动排种器随车速的变化特性。该系统主要由人机交互设备、排种监测ECU、排种驱动ECU组成,参照ISO 11783协议,对播种机具总线系统进行了设计。以4行气吸式玉米排种器为对象,搭建试验台,对总线控制排种盘转速精度进行了试验。通过总线提取的排种盘转速闭环调控结果得出,排种盘转速位置PID控制调整过程中存在低速调节时间长、超调量大的问题。采用分段PID参数控制的方法,由试验结果将排种盘转速设定值分为低速(15～20 r/min)、中速(20～40 r/min)、高速(40～55 r/min) 3个阶段,分阶段赋予对应闭环调节参数,得出排种盘目标转速在低速阶段时平均响应时间、平均超调量分别为1. 84 s、38. 51%,与位置PID控制相比较,分别降低1. 63 s、34. 41%; 15～55 r/min时平均稳态误差绝对值为0. 97 r/min,标准差为0. 76 r/min,平均稳态误差绝对值减小0. 13 r/min。进行了总线系统落种监测精度试验,设定粒距20 cm,排种盘孔数为26个,车速4～12 km/h时,系统排种监测平均准确率为97. 53%,标准差为0. 48%。采用排种总线系统对车速影响排种器性能进行了试验,风机驱动轴转速为540 r/min,车速范围为4～8 km/h,测得风压范围为-6. 0～-5. 9 k Pa,播种合格指数平均为95. 68%,标准差为2. 29%;车速达到9 km/h时,合格指数降到90%以下,排种器漏播较严重。通过对播种总线系统车速和4行排种驱动电动机实时转速的监测,进行了车速阶跃变化播种系统响应试验,结果表明在车速4～12 km/h、2 km/h间隔递增过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为2. 00 s,标准差为0. 34 s; 2 km/h间隔递减过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为1. 83 s,标准差为1. 07 s,表明按照车速阶跃变化,该总线控制系统具有较好的响应性能。
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基于加权信息量模型的油松毛虫灾害发生危险性评价
《林业科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：【目的】充分考虑影响灾害发生及灾害等级的气象、地形地貌等多种因素,实现多因子灾害发生危险性评价和制图,以期为灾前的防控和预警提供依据。【方法】以辽宁省西部的油松人工林为研究区,基于Landsat影像提取油松分布范围,以高程、坡向、坡度、降雨量、活动积温、日照时数、上一年灾害程度和距离上一年重灾区远近8个危险性评价因子,采用层次分析法确定各因子权重,建立加权信息量模型,结合GIS空间分析方法,将油松的受灾危险性划分为5个等级:极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区和极高危险区,实现危险区划制图,并与实际灾害程度监测结果对比进行精度验证。【结果】1)根据信息量法原理,信息量值越大代表发生灾害的危险性越大。本文计算得到的各因子类别信息量值均与油松毛虫的生物学特性相吻合。2)研究区2017年虫灾极高和高危险区主要分布在建平县北部,中危险区主要分布在北部部分地区和建平县与凌源市交汇处,其他地区发生虫灾危险性较低,与实际调查结果相吻合。3)最终划分等级中的中低危险区和实际受灾油松失叶率大小对应关系明显,实际成灾油松林地中有90.32%被划分至高危险区和极高危险区。【结论】基于加权信息量模型的油松毛虫灾害发生危险性评价充分考虑了不同评价因子对灾害发生影响程度的差异,得到的风险区划结果较为准确,具有应用价值,可为大区域的森林病虫害危险性评价及风险评估提供技术依据。
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铝酸钴/蜂窝陶瓷催化剂的制备及其在印染废水处理中的应用
《纺织学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高污水深度处理的臭氧催化氧化效率,采用涂覆法制备铝酸钴(CoAl_2O_4)/蜂窝陶瓷(CH)催化剂,考察涂覆次数、催化剂投加量、焙烧时间和温度等因素对催化效率的影响,优化催化剂的制备条件;借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和N_2-吸附/脱附等手段分析催化剂的结构,通过对苯二酚的降解效果评价催化剂的催化性能,研究催化剂的使用寿命和催化机制。结果表明:在涂覆6次、700℃焙烧6 h、Co与Al的量比为0.4∶5的条件下,铝酸钴/蜂窝陶瓷(CoAl_2O_4/CH)催化剂的催化活性最高,比表面积和孔容最大(分别达到45.47 m~2/g、0.05 cm~2/g),对苯二酚和化学需氧量(COD)去除率分别达到84.51%和50.60%;制备的CoAl_2O_4/CH催化剂晶相属于尖晶石结构,蜂窝陶瓷涂层为海绵状结构;CoAl_2O_4/CH催化剂使用5次以上,仍保持较高的催化活性和稳定性,应用前景好。
关键词： 铝酸钴/蜂窝陶瓷 催化剂 印染废水 催化氧化 污水处理
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基于无人机数码影像的冬小麦株高和生物量估算
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：高效、快速地获取作物的株高和生物量信息,对农业生产有重要意义。该文利用2015年4月-6月获得了冬小麦拔节期、挑旗期和开花期的高清数码影像。首先基于无人机高清数码影像生成冬小麦的作物表面模型(crop surface model,CSM),利用CSM提取出冬小麦的株高(Hcsm),然后利用提取的21种数码影像图像指数,构建了拔节期、挑旗期和开花期混合的多生育期生物量估算模型,并进行单生育期和多生育期模型对比分析;最后选择逐步回归(stepwise regression,SWR)、偏最小二乘(partial least square,PLSR)、随机森林(random forest,RF)3种建模方法对多生育期估算模型进行对比,挑选出冬小麦生物量估算的最优模型。结果表明,提取的Hcsm和实测株高(H)具有高度拟合性(R2=0.87,RMSE=6.45 cm,NRMSE=11.48%);与仅用数码影像图像指数构建的生物量估算模型相比(R2=0.721 2,RMSE=0.137 2 kg/m2,NRMSE=26.25%),数码影像图像指数融入H和Hcsm所得模型效果更佳,其中融入Hcsm的模型精度和稳定性(R2=0.819 1,RMSE=0.110 6 kg/m2,NRMSE=21.15%)要优于加入株高H所构建的估算模型(R2=0.794 1,RMSE=0.117 9 kg/m2,NRMSE=22.56%);SWR生物量估算模型(R2=0.7212)效果优于PLSR(R2=0.677 4)和RF(R2=0.657 1)生物量估算模型。该研究为冬小麦生长状况高效、快速监测提供参考。
关键词： 无人机 数码影像 作物表面模型 冬小麦 株高 生物量 逐步回归
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面向乡村振兴战略的乡村发展格局及其分区研究
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：该文综合运用兴趣点、遥感影像等多源数据,基于"生产-生活-生态"(简称"三生")空间功能视角,设计了面向乡村振兴战略的乡村发展评价方法,并以平谷区为例开展乡村发展格局及分区研究。结果表明:平谷区乡村生产、生活、生态功能的空间分布特征,总体符合平谷区生态涵养建设目标及产业发展规律。基于空间的主导功能,将平谷区划分为生产主导、生活主导、生态主导、生活生产复合、生产生态复合、生态生活复合、生产生活生态复合共7类功能区。通过分析发现,平谷区基本呈现"平原区生产功能主导、中心城区及乡镇中心村生活功能主导、山区乡镇生态生活功能主导"的分布特征,其中生产主导功能区和生态生活复合功能区居多,面积占比分别为27.27%和24.38%。建议生产主导功能区积极发展现代化农业及旅游业,促进乡村产业振兴;生活主导功能区适度推进农村公共服务设施建设,促进乡村生态宜居;生态主导功能区坚持生态优先,保障生态空间功能发展;兼具2种以上优势空间功能类型的复合功能区,应结合区域自身及周边乡村的空间特性,宜生产则生产、宜生活则生活、宜生态则生态,优化布局"三生"空间;而复合功能区中"三生"功能均处于劣势的乡村,则需要结合"三生"空间功能发展的迫切程度,合理展开村庄空间规划和重构。研究结果可为乡村振兴战略实施下的乡村发展规划编制和建设实践提供指导。
关键词： 乡村 遥感 分区 发展格局 “生产-生活-生态”空间 平谷区
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基于改进K-means图像分割算法的细叶作物覆盖度提取
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：植被覆盖度是重要的农学指标,图像法作为一种方便、快捷、准确度较高的地面测量方法,在该领域得到了广泛应用。图像背景分割是获取植被覆盖度最关键的步骤,已有分割算法的分割对象局限于大叶植物或者长势较为稀疏的作物,针对细叶作物的研究较少,或者未根据分割结果得出更有价值的规律。本文以小麦为例,提出了基于HSV空间的自适应果蝇均值聚类算法(IFOA-K-means),用来分割图像背景,以此作为获取覆盖度变化的理论基础。采用小波分析按比例去噪算法单独对亮度分量去噪,主体分割算法采用自适应步长果蝇算法(IFOA)改进的Kmeans算法对小麦图像进行背景分割,综合了自适应果蝇算法的全局最优和K-means算法的局部最优特点,使分割效果达到最优。其分割效果优于基于遗传算法的最大类间方差分割法,较好地去除了滴灌带等较明显干扰因素,与传统的K-means算法相比,运行时间和峰值信噪比指标都较优,小麦覆盖度准确率在90%以上,与作物系数之间的决定系数为0. 953 1。
关键词： 小麦 覆盖度 图像分割 自适应步长 K-means算法
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基于WDNN的温室多特征数据融合方法研究
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：目前物联网监测产品在温室生产中大量应用产生海量数据,但现有用于温室数据融合算法对高维特征及混合特征(数据同时包含稀疏特征和连续特征)处理精度较低且泛化能力较弱,鲜有利用深度学习模型对温室数据进行顶层融合并提供准确的决策信息。本文提出了一种基于宽-深神经网络(Wide-deep neural network,WDNN)的两级温室环境数据融合算法。首先利用温室内多点多特征数据训练WDNN深度学习模型,输出形式为多点单特征,再将该输出数据按照少数服从多数原则进行融合,得到温室环境状态的整体评估结果。试验结果表明,该融合方法对预测集中混合特征的决策准确率达到98. 90%,融合特征类型的增加,可用于监测参数更多、环境更复杂的温室,将WDNN模型用于温室混合数据融合是可行有效的,在保证决策精度的同时丰富了可融合特征类别,进一步提升温室融合系统的智能化程度,对温室智能调控提供有效技术支撑。
关键词： 温室 数据融合 无线传感网络 深度学习 宽-深神经网络
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基于三维冠层模型的玉米光合作用和光能利用模拟
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：光线分布和叶片光合特征在冠层内部具有极强的时空异质性,基于三维冠层模型的玉米光合模型是精确评估品种高光效的重要手段。该研究将作物三维冠层模型、光线分布模型、光合模型与光能利用模型相耦合,建立了玉米冠层光合生产模型3DMaizeCaP,设置3个不同株型的玉米品种(矮单268、京科968和郑单958),2种不同光照条件(晴天和阴天),通过大田试验与模型模拟研究揭示了玉米冠层光合速率和光能利用效率对品种和环境的响应。结果表明,矮单268、京科968和郑单958的叶片最大光合速率和暗呼吸速率均随节位下降呈线性降低的垂直分布规律,各品种中矮单268的最大光合速率最大,而暗呼吸速率最小;冠层净光合速率日变化趋势明显,矮单268在阴天和晴天下的冠层最大净光合速率(以CO2计)为21.6和26.2μmol/(m2·s),均显著(P<0.05)高于京科968(20.8和24.9μmol/(m2·s))和郑单958(19.6和24.4μmol/(m2·s));矮单268的日CO2净同化量在阴天和晴天下均显著(P<0.05)高于郑单958,增幅分别高达14.8%和12.4%,各品种间株型虽有显著差异(P<0.05),但冠层日累积光截获并无显著差异(P>0.05);单叶尺度上,各叶片中第16节位的单叶日净同化量达到最大;矮单268的光能利用效率最大,在阴天和晴天下分别为3.22和3.03 g/MJ,比京科968分别高4.5%和5.6%,比郑单958分别高7.7%和7.8%;初始光量子效率对玉米冠层光能利用效率的敏感性显著高于最大光合速率(P<0.05)。从提高玉米冠层光能利用效率考虑,建议设计株型紧凑、叶片光合性能强的玉米品种。研究可为定量研究玉米冠层光合速率提供估算方法,也可为高光效品种选育提供评价依据和鉴定技术。
关键词： 光合作用 作物 模型 冠层光分布 三维点云 植物功能结构模型 光响应曲线 光能利用效率
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